人手柔性触觉感知特性

提出了一种新颖的基于弹性梁有效变形长度控制的柔性触觉感知再现方法,并研制了柔性触觉感知装置.通过在该柔性触觉装置上进行实验,对人手的柔性触觉感知特性进行了研究,得出一些结论.刚度越大,分辨率越低,随着刚度的增大,相比较的2个物体间需具有更大的刚度差异才能够分辨.当人们触摸物体时,习惯的次数为2～6次,按压频率主要分布在0.3～1.3 Hz.实验点的刚度越大越难记忆.连续感知的正确率要明显高于不连续感知的正确率.本实验方法简单有效,得出的实验结论不仅可用来改进触觉再现装置的设计,而且为触觉再现技术的研究提供了生理学依据.     

Real-time haptic model for soft tissue deformation in surgery simulation

The modelling and simulation of deformable objects is a challenging topic in the field of haptic rendering between human and virtual environment. In this paper, a novel and efficient layered rhombus-chain-connected haptic deformation model based on physics is proposed for an excellent haptic rendering. During the modelling, the accumulation of relative displacements in every chain structure unit in each layer is equal to the deformation on the virtual object surface, and the resultant force of corresponding springs is equivalent to the external force. The layered rhombus-chain-con- nected model is convenient and fast to calculate, and can satisfy real-time requirement due to its simple nature. Simulation experiments in virtual human liver based on the proposed model are con- ducted, and the results demonstrate that our model provides stable and realistic haptic feeling in real time. Meanwhile, the display result is vivid.     

多热源温度触觉复现装置的设计与实现

设计了一种能提供真实感的、基于物理意义的温度触觉复现设备.首先研究了人体与各种不同材质物体之间接触过程的传热过程,据此设计了一个可通过控制珀尔贴表面温度的变化来模拟这一过程的装置.该装置复现部分是由4个15 mm×15 mm的珀尔贴构成的4个独立热源,在温度控制部分增加了反馈和接触检测电路.系统能实现较高的升降温速率,通过对表面温度实时精确控制,可复现各种不同的温度变化曲线.在此基础上提出了一种创新的、基于温度补偿曲线的方法来模拟人手指触摸不同材质时的感觉.多热源复现装置小巧灵活,将来可方便地集成于机器人灵巧手上.最后,通过一系列的温度触觉复现实验,证明了本装置的有效性.     

一种基于无网格方式的弹塑性体变形仿真方法

提出了一种对高弹性、高塑性物体变形进行仿真的新方法。该算法利用点采样的方式表现表面,使用采样分裂和聚合以适应仿真中采样密度的变化。将弹性力学中的理论应用到仿真中,使用移动最小二乘法计算应力、张力、弹性体力,使用张力状态变量来描述弹塑性变化,利用向量位移进行了仿真。仿真结果可表现融化、分裂、聚合等弹塑性变形。     

基于VR技术的设备拆装系统设计

为解决在虚拟环境中对设备拆装过程进行演示和虚拟操作的问题,设计构建基于虚拟现实技术的设备拆装实训系统,给出一种新的、简单、快捷的软件解决方案,即“模型文件+开发包”的方法。用3DMAX实现虚拟实训场景及其中虚拟设备的建模,用VC编程实现场景及模型的实时显示、特殊效果产生、人机交互控制等功能,最终实现虚拟的设备拆装实训系统设计。受训者的实际使用表明,该系统具有良好的交互性和较强的沉浸感,拆装过程逼真、高效、便捷,达到了设备拆装实训教学的训练目的,是对实物拆装实训的有益准备和补充。     

VLAB中虚拟设备库建模方法的研究

研究了VLAB中虚拟设备库模型需要满足的几个条件，在此基础上将面向对象的方法应用到虚拟设备库的建模中，根据组成系统的对象及其相互作用关系来构造仿真模型，使模型具有良好的独立性，可扩展性、可维护性和可重用性，从而满足了仿真分析的需要。     

Windows虚拟磁盘与路径容错

为提高系统的可用性,在Windows内核中加入冗余路径驱动程序实现路径容错功能.在Windows环境下构造了虚拟总线及虚拟磁盘设备,使路径故障后虚拟设备不会被删除,保障了上层应用的持续运行.在同一个内核驱动程序中集成了总线驱动和磁盘过滤两种功能,节约了驱动程序占用的内核空间.通过加入虚拟磁盘,在保持Windows即插即用功能及设备层次的同时实现了设备的持续性.     

基于桩土位移协调的柔性桩荷载传递机理研究

基于桩土的位移协调,通过引进并加以改进的Alamgir位移模式和弹性理论分析柔性桩的荷载传递.根据桩侧摩阻力在桩顶以下1/3有效桩长处达到最大的条件,推导出有效桩长的计算式,进一步获得柔性桩的桩身应力、桩侧摩阻力的简化计算式.通过实例分析,验证计算公式的合理性.结果表明:桩侧摩阻力理论值与试验实测值相差较大,但沿桩长的分布二者较一致;桩身应力理论值与试验实测值吻合非常好;有效桩长理论值非常接近实测桩身应力几乎为0的深度.因此,推导出的柔性桩的桩身应力、桩侧摩阻力和有效桩长的计算方法具有一定的工程参考价值.     

两级微机群控生产过程的跟踪图示

本文介绍一种由管理计算机(TP805)和控制计算机(TP801B)构成的两级微型计算机群控设备的跟踪图示系统。描述了系统的组成、数据结构、信息流图和软件结构。群控对象的多路实时过程参数借助于双机通讯传送到管理计算机,并建立数据文件。系统在实时时钟管理下,由汇编语言图示软件在CRT上进行动态跟踪图示或静态的曲线重现;可方便地进行选择通道显示、拷贝打印曲线和参数,且实时性强,便于生产过程的监督管理。     

微小型自适应光学系统的信号处理

微小型自适应光学系统的信号处理机以PC机为主控机,以TMS320VC549为信号处理器,PC机功能强,便于实现阵列光斑图像图时显示,波面实时显示,变形镜响应矩陈测试等功能,TMS320VC549运算速度快,保证了控制系统的带宽,已完成的信号处理机与光机系统进行了联调实验,实验表明,信号处理机满足带宽及精度要求,且实时显示和变形镜响应矩阵测试功能极大地方便了实验。     

采用标记点的弹性连接体三维建模与运动估计

为了采用非常少的参数就能反映人肢体皮肤的变形,提出了一种新的旋转圆锥曲面进行弹性连接体（人体）三维建模,模型包括了人体三维骨架和代表人肢体皮肤的变形曲面方程, 每个肢体只需调整一个变形参数就能反映出人肢体皮肤的变形.根据双目图像序列的标记点估计人体三维变形和运动参数, 包括了骨架的运动参数估计和变形曲面的变形参数确定.实验结果表明：模型能正确地反映人肢体皮肤的变形,运动估计算法能精确地估计人体运动参数.     

基于LabVIEW的汽轮机自启动控制系统仿真

根据汽轮机被控对象的工艺流程,给出了600MW汽轮机被控对象的数学模型．利用虚拟仪器软件工具LabVIEW建立了汽轮机自启动控制系统的虚拟仪器,并对汽轮机自启动控制系统进行了仿真．仿真结果表明,该虚拟仪器可以取代实际的汽轮机自启动控制系统,是对汽轮机自启动控制系统进行研究的最佳工具．     

基于VHDL语言的全功能计数控制装置的设计

利用VHDL语言在PLD器件上设计全功能计数控制装置，使其实现计量、显示长度并根据预置数输出控制信号的功能。设计体现了VHDL语言的规范、高效，编程灵活、容易升级的特点。系统程序采用Ahera公司的MAX plusⅡ软件设计，下载至FLEX10K系列芯片。     

基于可变形物体的碰撞检测算法

为了提高可变性物体在虚拟现实技术中碰撞检测的效率和准确度,提出了一种改进的基于可变形物体的碰撞检测算法。该算法利用蚁群算法优化蛇形轮廓模型,并将蛇形轮廓模型应用于固定方向凸包包围盒的更新过程中。实验结果表明,该算法极大地简化了固定方向凸包包围盒算法的重建过程,提高了碰撞检测的效率,同时由于加入优化的蚁群算法,提高了碰撞检测的准确度。     

基于增强现实技术的圆明园现场数字重建

增强现实(AR)技术是在虚拟现实技术的基础上发展起来的新兴研究领域,是一种利用计算机产生的附加信息对真实世界的景象增强的技术。AR系统的用户可以在看到真实环境的同时看到计算机产生的与之融合的文字、图片或虚拟物体的三维模型。阐述了AR 系统的基本组成和关键技术,介绍了用于圆明园现场数字重建的3种增强现实系统,即定点观察式、手持个人数据助理(PDA)式和基于头盔显示器(HMD)的可穿戴式增强现实系统。阐述了各系统的结构和原理,详细说明了定点观察式系统的研制现状及初步实验结果。     

基于DSP的虚拟设备系统设计

在建立系统模型的基础上，用输入输出特性相近的虚拟设备系统来实时仿真被控对象，以检验控制器的控制效果，达到减少现场调试、提高控制器安全性、改进控制效果等目的．给出了以TI公司TMS320F240DSP芯片为核心的虚拟设备系统的软硬件设计，并通过应用实例验证了虚拟设备的仿真效果．     

AR/VR虚拟显示光学测量及IEC国际标准进展

 虚拟现实、增强现实技术近年获得快速发展,但虚拟显示的视觉舒适度、体验感和实用性仍有待提高。如何对虚拟显示的光学性能、图像质量等关键性能指标进行量化评价和准确测量,是产业界非常关注的问题。AR/VR虚拟图像与液晶显示屏等传统显示图像的成像方式不同,测量方法有较大差别,本文根据虚拟显示的成像方式,提出了模拟人眼的入瞳、视野、视角方向及光谱响应等特性的测量技术。同时,结合IEC TC110 WG12"穿戴显示"工作组的标准化工作情况,介绍了AR/VR虚拟显示光学测量方法国际标准化的进展。     

支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统

为提高支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统的精度和实时性,提出了一种基于物理意义的平行菱形链连接变形模型.该模型中由于各个链结构单元中菱形的长度等比例变化,计算量小,改变链结构单元中菱形的长度和夹角就可方便地对不同的柔性体进行建模.同时还讨论了系统的结构设计、柔性体形变计算、快速碰撞检测和实时力/触觉反馈操作等.基于6-DOF Delta手控器建立试验平台,并结合力/触觉反馈计算实现了虚拟肝脏手术的拉拽、按压等变形仿真.实验结果表明,该系统力/触觉感觉平稳、模拟效果逼真,能够满足虚拟现实系统对精细作业和实时性的要求.建立简单逼真的物理变形模型和精确快速的碰撞检测算法,有助于提高虚拟肝脏手术仿真系统的性能.     

虚拟技术在立体构成中的应用

计算机虚拟技术帮助艺术家，设计家实现多年的夙愿－模拟任何构成物体和场景，臆造所有造型细节，作为设计基础之一的立体构成，在虚拟环境下进行训练与制作，可以全真地再现各种形态的视觉效果，改变了传统方法，节省了材料和时间，从虚拟造型等三个方面阐述了应用的手段和步骤，得出了突破局限，开创新纪元的结论。